一种Fe掺杂铜藻生物炭、制备及其应用

    技术2026-06-21  27


    本发明涉及医药,具体涉及一种fe掺杂铜藻生物炭、制备及其应用。


    背景技术:

    1、四环素(tc)是一种典型的抗生素,广泛应用于临床医学和畜牧业。但tc在生物消化和代谢后很容易排放到水环境中,对环境构成重大威胁,研究高效且经济的tc去除技术尤为关键。其中,aops已被广泛应用在降解有机污染物方面,特别是基于pds的高级氧化技术,能够产生具有较强氧化势的活性氧基团,主要为so4·-,其氧化还原电位高达2.5-3.1v,除此之外,pds还具有选择性高和持续时间长等优点,在去除有机污染物方面受到越来越多的关注。然而,pds本身对有机污染物的氧化活性有限,因为它在正常条件下相对稳定。通常应用包括uv,超声波,过渡金属和碳基材料来活化pds以产生更多的活性氧。目前,常用于活化pds的过渡金属有钴、镍、铜、银、锰、铁等,其中,铁离子(fe3+)由于其低毒性、丰富的价态和优异的活化性能等优点成为活化pds的优选剂。但fe3+在活化pds的过程中仍存在电子利用率低、循环使用性差和产生二次污染等缺点,因此,需探索防止离子氧化和释放的方法。

    2、铜藻(sargassumhorneri)是褐藻的一种,其生长速度快,而且不占用耕地。考虑到铜藻丰富的孔结构和自身n掺杂的可利用性,将铜藻转化为生物炭可能是制备具有高比表面积、多功能基团和更多pds活化活性中心的铜藻生物炭基催化剂的有效方法。目前,关于利用铜藻作为生物炭前驱体来制备复合材料的研究还非常缺乏。


    技术实现思路

    1、本发明选取铜藻生物质作为生物炭前驱体,采用六水合三氯化铁(fecl3·6h2o)作为铁源,通过浸渍-煅烧法制备fe掺杂的铜藻生物炭复合材料,并将其用于活化过硫酸盐(pds),为利用铜藻生物炭衍生的催化剂去除四环素(tc)提供新的方法。

    2、一方面,本发明提供一种fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其包括以下步骤:

    3、1)铜藻的预处理:将铜藻用去离子水浸泡并冲洗,直至无明显杂质,烘干粉碎,过筛,得到铜藻粉末备用;

    4、2)铜藻生物炭的制备:将铜藻粉末放入方型刚玉坩埚中,置于管式炉内煅烧,煅烧结束后,降至室温,用去离子水冲洗至中性,烘干得铜藻生物炭bc;

    5、3)fe掺杂铜藻生物炭制备

    6、称取步骤2)中的铜藻生物炭bc,浸泡在fecl3·6h2o溶液中,搅拌,使铜藻生物炭bc与铁盐充分吸收,然后,将吸收不同浓度铁盐的bc置于干燥箱干燥,得到混合材料的前驱体;接着,将前驱体转移至方型刚玉坩埚中,放于管式炉内,煅烧得到fe掺杂铜藻生物炭fe@bc。

    7、作为优选,所述步骤1)中的过筛为100目。

    8、作为优选,所述步骤2)中煅烧程序是:以100ml/min的流速通入99.999%的高纯n2,通气30min排出炉内空气;以10℃/min的升温速率由室温升至200℃,保持30min,随后以相同的升温速率从200℃升至700℃,保持120min;

    9、作为优选,所述步骤2)中的煅烧后冷却程序为:以10℃/min的速率降至300℃,关闭管式炉和n2,自然冷却至室温。

    10、作为优选,所述步骤3)中fecl3·6h2o溶液的浓度为0.03mol/l-0.3mol/l。

    11、作为优选,所述步骤3)中铜藻生物炭bc与fecl3·6h2o溶液的重量体积比为1g:100ml。

    12、作为优选,所述步骤3)中煅烧的程序为:利用流速为100ml/min的n2吹扫炉中残余空气,随后,设置升温速率为5℃/min,将碳化温度升至900℃,恒温碳化2h,以5℃/min降温速率降至300℃后关闭管式炉,待样品冷却至室温。

    13、另一方面,本发明提供了上述方法制备得到fe掺杂铜藻生物炭。

    14、再一方面,本发明提供上述fe掺杂铜藻生物炭在降解四环素(tc)中的应用。

    15、进一步地,所述降解四环素的条件为:四环素(tc)溶液初始ph为4.6,初始温度为45℃,fe掺杂铜藻生物炭fe@bc投加量为0.04g/l,四环素(tc)初始质量浓度20mg/l,过硫酸盐(pds)浓度为1mmol/l。

    16、进一步地,所述过硫酸盐(pds)优选为过硫酸钾。



    技术特征:

    1.一种fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中的过筛为100目。

    3.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中煅烧程序是:以100ml/min的流速通入99.999%的高纯n2,通气30min排出炉内空气;以10℃/min的升温速率由室温升至200℃,保持30min,随后以相同的升温速率从200℃升至700℃,保持120min。

    4.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中的煅烧后冷却为:以10℃/min的速率降至300℃,关闭管式炉和n2,自然冷却至室温。

    5.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中fecl3·6h2o溶液的浓度为0.03mol/l-0.3mol/l。

    6.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中铜藻生物炭bc与fecl3·6h2o溶液的重量体积比为1g:100ml。

    7.根据权利要求1所述的fe掺杂铜藻生物炭的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中煅烧的程序为利用流速为100ml/min的n2吹扫炉中残余空气,随后,设置升温速率为5℃/min,将碳化温度升至900℃,恒温碳化2h,以5℃/min降温速率降至300℃后关闭管式炉,待样品冷却至室温。

    8.如权利要求1-7中任一项所述的方法制备得到fe掺杂铜藻生物炭。

    9.如权利要求8所述的fe掺杂铜藻生物炭在降解四环素tc中的应用。

    10.如权利要求9所述的fe掺杂铜藻生物炭在降解四环素tc中的应用,所述降解四环素的条件为:tc溶液初始ph为4.6,初始温度为45℃,fe掺杂铜藻生物炭fe@bc投加量为0.04g/l,tc初始质量浓度20mg/l,pds浓度为1mmol/l,优选地,所述pds为过硫酸钾。


    技术总结
    本发明涉及医药技术领域,具体涉及一种Fe掺杂铜藻生物炭、制备及其应用。本发明选取铜藻生物质作为生物炭前驱体,采用六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)作为铁源,通过浸渍‑煅烧法制备Fe掺杂的铜藻生物炭复合材料,并将其用于活化PDS,为利用铜藻生物炭衍生的催化剂去除TC提供新的方法。

    技术研发人员:纪丽丽,李然,杨浩,刘嘉欣,董腾,刘桐鑫
    受保护的技术使用者:浙江海洋大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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